Ученые считают, что нашли способ доказать существование частиц-призраков. Физики утверждают, что загадочные частицы-призраки могут значительно продвинуть наше понимание истинной природы Вселенной. Но что такое частицы-призраки и почему для их обнаружения необходим новый подход?
Церн, европейский центр по изучению частиц, одобрил эксперимент, призванный найти доказательства существования частиц-призраков. На главном приборе Церна — Большом адронном коллайдере (БАК) — будет проведен эксперимент по обнаружению частиц вместо их столкновения. Этот эксперимент, в ходе которого планируется ударить по твердой поверхности и обнаружить частицы-призраки, прольет свет на одну из тайн Вселенной.
НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ ИССЛЕДОВАНО ТОЛЬКО 5 ПРОЦЕНТОВ ВСЕЛЕННОЙ
Современная теория физики частиц называется Стандартной моделью. Ученые утверждают, что все во Вселенной состоит из 17 частиц, включая такие известные, как электрон и бозон Хиггса, а также менее известные, но чудесно названные очарованный кварк, тау-нейтрино и глюон.
Одни смешиваются в различных комбинациях, образуя более крупные, но все еще невероятно маленькие частицы, из которых состоит окружающий нас мир, звезды и галактики, которые мы видим в космосе, а другие сливаются с природой.
В ходе своих исследований астрономы заметили в небесах данные, свидетельствующие о том, что все, что мы можем наблюдать в движении галактик, составляет лишь пять процентов Вселенной.
На сегодняшний день во Вселенной обнаружено 26% темной материи, 69% темной энергии и 5% обычной материи. Часть Вселенной или даже вся необнаруженная остальная часть может состоять из «призрачных» или «скрытых» частиц. Считается, что это даже призрачные копии 17 частиц Стандартной модели.
ТРУДНО ОБНАРУЖИТЬ
Если частицы-призраки и существуют, их очень трудно обнаружить. Поскольку они редко взаимодействуют с миром, каким мы его знаем, они проходят сквозь все, как призраки, и не могут быть обнаружены ни одним земным прибором.
Ученые разработали новую теорию, согласно которой частицы-призраки очень редко распадаются на частицы Стандартной модели и могут быть уловлены специально разработанными детекторами. Новое устройство повышает шансы на обнаружение этих фрагментов за счет значительного увеличения числа столкновений.
Вместо того чтобы разбивать частицы друг о друга, как это делается в большинстве современных экспериментов, в рамках проекта Search for Hidden Particles (SHiP) они будут разбиваться о большой блок материала. Это позволит разбить все частицы на более мелкие кусочки.
ОБНАРУЖЕНИЕ НЕВИДАННЫХ ЧАСТИЦ
«Мы вступаем в новую эру поиска скрытых частиц, — сказал Би-би-си профессор Андрей Голутвин из Имперского колледжа Лондона, руководитель проекта «Охотник за призраками». SHiP обладает уникальной возможностью решить многие важные проблемы в физике частиц, и у нас есть шанс обнаружить частицы, которые никогда не были замечены ранее».
Профессор Митеш Патель из Имперского колледжа назвал новый подход «гениальным». «Что меня действительно восхищает в этом эксперименте, так это то, что эти частицы находятся прямо у нас под носом, но мы никогда не могли их увидеть из-за того, как они взаимодействуют, или, скорее, как они не взаимодействуют. Мы — исследователи, и мы верим, что можем увидеть что-то интересное в этой новой области. Поэтому мы должны взглянуть».
По словам доктора Клаудии Ахдиды, физика из ЦЕРН, SHiP будет построен на базе существующих объектов в ЦЕРН. «Мы будем использовать существующую пещеру, инфраструктуру и детали, которые мы постараемся использовать как можно чаще, и у нас будет установка, которая поможет нам искать этот скрытый сектор, который не был замечен ранее», — сказала Ахдида.
ПЛАНИРУЕТСЯ ПОСТРОИТЬ В 2030 ГОДУ
SHiP будет проводиться совместно с другими экспериментами ЦЕРН. Крупнейший на сегодняшний день эксперимент, Большой адронный коллайдер, который занимается поиском недостающих 95 процентов Вселенной, обошелся в 3,75 миллиарда евро с момента завершения в 2008 году. До сих пор не было найдено частиц, не относящихся к Стандартной модели, поэтому для нового эксперимента планируется построить машину в три раза больше и гораздо мощнее.
Первоначальная стоимость будущего кольцевого коллайдера оценивается в 12 миллиардов евро. Хотя запланированная дата начала эксперимента — середина 2040-х годов, по прогнозам, он полностью раскроет свой потенциал по поиску новых частиц только к 2070 году. Таким образом, впереди у нас еще много лет.
В отличие от него, эксперимент SHiP должен начать поиск новых частиц в 2030 году и будет в сто раз дешевле — около 100 миллионов евро. Но все подходы необходимы, чтобы изучить все возможные варианты поиска частиц, которые, по словам исследователей, приведут к одному из величайших прорывов в физике всех времен.
